半导体器件是导电性介于良导电体与绝缘体之间，利用半导体材料特殊电特性来完成特定功能的电子器件，可用来产生、控制、接收、变换、放大信号和进行能量转换。
半导体器件的半导体材料是硅、锗或砷化镓，可用作整流器、振荡器、发光器、放大器、测光器等器材。为了与集成电路相区别，有时也称为分立器件。绝大部分二端器件（即晶体二极管）的基本结构是一个PN结（PN结具有单向导电性，是电子技术中许多器件所利用的特性，例如半导体二极管、双极性晶体管的物质基础）。
半导体产业发展至今经历了三个阶段，第一代半导体材料以硅（Si）为代表，第二代半导体材料以砷化镓（GaAs）为代表，第三代半导体材料以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）等宽禁带为代表。相较前两代产品，第三代半导体的性能优势非常显着且受到业内广泛好评。
以GaN、SiC为代表的第三代半导体材料最大的优点在于能够适应高压，高频和高温的极端环境，性能大幅提升。由于SiC和GaN的禁带宽度远大于Si和GaAs，相应的本征载流子浓度小于Si和GaAs，宽禁带半导体的最高工作温度要高于第一、第二代半导体材料。击穿场强和饱和热导率也远大于Si和GaAs。因此，它们是5G时代基站建设的理想材料。
（禁带宽度：导带的最低能级和价带的最高能级之间的能，对于半导体器件性能的影响非常大，它直接决定着器件的耐压和最高工作温度）
2017年我国第三代半导体产业取得了实质性的发展，据CASA初步统计，2017年我国第三代半导体整体产值约为6578亿（包括照明），较2016年同比增长25.83%。其中电力电子产值规模接近10亿元，较上年增长10倍以上，微波射频产值规模达到30.32亿元，同比增长177.91%。而以半导体照明为主的光电产业规模占比最大约为6538亿元，同比增长25.34%。
碳化硅是宽禁带半导体材料领域就技术成熟度中最高的，是宽禁带半导体的核心。SiC材料是IV-IV族半导体化合物，具有宽禁带(Eg：3.2eV)、高击穿电场(4×106V/cm)、高热导率(4.9W/cm.k)等特点。对于碳化硅密排结构，由单向密排方式的不同产生各种不同的晶型,业已发现约200种。目前最常见应用最广泛的是4H和6H晶型。4H-SiC特别适用于微电子领域，用于制备高频、高温、大功率器件；6H-SiC特别适用于光电子领域，实现全彩显示。
随着SiC技术的发展，其电子器件和电路将为系统解决上述挑战奠定坚实基础。因此SiC材料的发展将直接影响宽禁带技术的发展。
美、日、韩以及欧洲等发达国家均已部署国家计划抢占第三代半导体材料战略制高点，由于生长SiC晶体难度很大，虽然经过了数十年的研究发展，到目前为止仍只有美国的Creek公司、德国的SiCrystal公司和日本的新日铁公司等少数几家公司掌握了SiC的生长技术。
碳化硅技术的应用已加速进入商业和工业市场，比如太阳能发电厂、工业马达驱动器、企业服务器和蜂窝基站电源的功率因数校正（PFC）。在电动汽车（EV）和混合动力汽车（HEV）中，碳化硅被广泛应用于车载充电器（OBC）、动力传动系统逆变器和DC/DC变流器。根据Yole集团旗下在科技市场调研公司预测，到2023年，碳化硅电力半导体器件市场的价值将超过15亿美元，其2017年到2023年的复合年增长率（CAGR）将达到31%。
GaN是极稳定的化合物，又是坚硬的高熔点材料，熔点约为1700℃，GaN具有高的电离度，在Ⅲ—Ⅴ族化合物中是最高的（0.5或0.43）。在大气压力下，GaN晶体一般是六方纤锌矿结构。
GaN与SiC同属于第三代宽禁带半导体材料，相较于已经发展十多年的SiC，GaN功率器件是后进者，它拥有类似SiC性能优势的宽禁带材料，但拥有更大的成本控制潜力，在射频微波领域和电力电子领域都有广泛的应用。GaN是射频器件的合适材料，特别是对于4GHz以上的应用，这在5G时代非常重要。目前GaN产业仍旧以海外企业为主，国内企业在衬底外延和设计制造领域都逐渐开始涉足。
目前射频市场主要有三种工艺：GaAs工艺，基于Si的LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）工艺，以及GaN工艺。GaAs器件的缺点是器件功率较低，低于50W。LDMOS器件的缺点是工作频率存在极限，最高有效频率在3GHz以下。GaN弥补了GaAs和Si基LDMOS两种老式技术之间的缺陷，在体现GaAs高频性能的同时，结合了Si基LDMOS的功率处理能力。
2018年，在国内市场环境偏紧和国际形势紧张的大背景下，我国第3代半导体产业继续向前推进。据初步统计，2018年我国第3代半导体整体产值约为7423亿元（包括半导体照明），较2017年同比增长近13%。其中电力电子产值规模近12.3亿元，较上年增长23%以上；微波射频产值规模36.7亿元，较上年增长了20%；光电（主要为半导体照明）产业规模为7374亿元，较上年增长近13%（见下图）。
2018年中国半导体电力电子市场规模为2264亿元，同比增长率为4.3%。2018年，SiC、GaN器件在电力电子应用领域的渗透率持续加大。根据CASA（中国汽车电子基础软件自主研发与产业化联盟）统计，2018年国内市场SiC、GaN电力电子器件的市场规模约为28亿元，同比增长56%，预计未来5年复合增速为38%，到2023年SiC、GaN电力电子器件的市场规模将达到148亿元。
电源领域是第3代半导体电力电子器件领域最大的市场，规模约为16.2亿元，占到整个第3代半导体电力电子器件市场规模的近58%。以工业及商业电源市场中的服务器电源为例，从2017年第3季度开始受到挖矿机的影响，预计2018年国内服务器电源市场规模约为960亿元，该领域中SiC电力电子器件的市场规模可达6.8亿元。
GaN电力电子器件增速最快的是快充市场。2018年，世界第一家GaNIC厂商Navitas和Exagan推出了带有集成GaN解决方案（GaNFast™）的45W快速充电电源适配器，此45W充电器与AppleUSB-C充电器相比，两者功率相差不大，但是体积上完全是不同的级别，内置GaN充电器比苹果充电器体积减少40%。目前来看，采用GaN材料的快速充电器已成星火燎原之势，有望成为行业主流。
太阳能光伏逆变器虽然在2018年第3代半导体电力电子器件领域仍然占据第2大的市场份额，但由于受到光伏“5·31”新政的影响，2018年中国新增光伏装机量有所减缓，全年约40GW，比2017年全年的新增量减少了25%。据CASA测算，2018年第3代半导体电力电子器件在光伏逆变器的市场规模约6.8亿元
新能源汽车市场包括新能源汽车整车和充电桩2个细分领域，近2年来一直是第3代半导体电力电子器件应用领域中备受瞩目的市场，而受到技术和成本等因素的制约，该市场的增长情况一直低于预期。2018年新能源汽车领域第3代半导体电力电子器件市场规模仅有1.5亿元，虽然较2017年增长超过87%，但90%的市场由充电桩市场占据，新能源整车市场仍未起航。
2018年，我国第3代半导体微波射频电子市场规模约为24.5亿元，较2017年同比增长103%。国防应用和基站的持续增长将推动GaN射频市场规模不断放大。根据当前细分市场来看，国防、航天应用仍为驱动GaN市场的主力军，占GaN射频市场规模的47%。受益于国防需求驱动，特别是机载和舰载军用装备现代化转变，我国军用雷达系统更新换代，AESA（有源相控阵）雷达技术成为主流，这将推动对GaN射频市场需求不断增长。
从市场前景来看，我国5G商业化渐行渐近，随着移动通信要求的工作频率和带宽日益增加，GaN在基站和无线回传中的应用持续攀升，预计2018—2023年未来5年我国GaN射频器件市场年均增长率达到60%，2023年市场规模将有望达到250亿元。
通用照明为最大应用市场，新兴应用开始起量。半导体照明是目前光电子板块发展最快，体量最大的细分领域，我国目前是全球最大的半导体照明制造中心、销售市场和出口地。
通用照明为最大应用市场，新兴应用开始起量。半导体照明是目前光电子板块发展最快，体量最大的细分领域，我国目前是全球最大的半导体照明制造中心、销售市场和出口地。
2018年，在内忧外困背景下，LED产业整体发展增速放缓，进入下降周期。其中应用环节约6080亿元，同比增长13.8%。其中通用照明仍是最大的应用市场，占比达44.1%，但增速放缓，2018年约为5.0%，产值达2679亿元。景观照明仅次于通用照明为第2大应用，产值达1007亿元，同比增长26%，占整体应用市场的16.5%。显示应用中超小间距显示屏是市场主要驱动力，2018年，LED显示屏产值为947亿元，同比增长30.2%。汽车照明作为LED应用新突破点，实现同比20%的高增量。
从产业链角度看，碳化硅包括单晶衬底、外延片、器件设计、器件制造等环节。在全球市场中，单晶衬底企业主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日铁住金、Norstel等，外延片企业主要有DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、罗姆、三菱电机、Infineon等，器件方面，全球大部分市场份额被Infineon、Cree、罗姆、意法半导体等少数企业瓜分。第三代半导体所在的芯片行业产业链
SiC材料体系方面，衬底环节有天科合达、河北同光、山东天岳等已经实现量产，外延环节有东莞天域、瀚天天成、正在投资进入，器件环节有泰科天润等。同时，扬州扬杰电子、世纪金光、中电55所、13所、国家电网、株洲南车等均在SiC电力电子全产业链体系进行了布局。
GaN材料体系方面，外延环节主要有苏州晶湛、江西晶能、东莞中镓等。GaN电力电子器件方面，苏州能讯、江苏能华、杭州士兰微、江苏华功半导体均已进入布局。GaN射频电子方面，台积电和稳懋是目前国内企业代工的主要平台，三安光电、苏州能讯已经布局，而中电13所、55所、29所（海特高新）已经在军用领域占据优势。
SiC衬底方面:国内仍然是4英寸为主，6英寸衬底已开始小批量供货，6英寸衬底的微管密度控制在5个/cm2以下。目前已经开发出低缺陷密度6英寸碳化硅（SiC）N型衬底，SiC衬底材料的微管密度（MPD）低于1个/cm2。SiC外延片方面，实际用于器件生产的4英寸外延片最大厚度约50μm，国内已开始小批量生产6英寸SiC外延片。
GaN衬底方面：国内批量生产的衬底以2英寸为主，位错密度已经降到105/cm2，实验室里可以降到104/cm2。已开发出自支撑4英寸衬底，缺陷密度降到106/cm2。
SiC器件方面：国内600～3300VSiC肖特基二极管技术较为成熟，产业化程度继续提升。目前已研制出了1200～1700VSicmOSFET器件，因可靠性问题尚未完全解决，目前处于小批量生产阶段。
GaN电力电子器件方面：国内推出了650V/10～30A的GaN晶体管产品。国内某知名化合物半导体代工企业在2018年四季度完成650VGaN电力电子器件生产工艺。
GaN微波射频器件方面：国产GaN射频放大器已成功应用于基站，Sub6GHz和毫米波GaN射频功率放大器也已实现量产，工艺节点涵盖0.5～0.15μm，并在研发0.09μm工艺。
从产业链角度看，碳化硅包括单晶衬底、外延片、器件设计、器件制造等环节。在全球市场中，单晶衬底企业主要有Cree、DowCorning、SiCrystal、II-VI、新日铁住金、Norstel等，外延片企业主要有DowCorning、II-VI、Norstel、Cree、罗姆、三菱电机、Infineon等，器件方面，全球大部分市场份额被Infineon、Cree、罗姆、意法半导体等少数企业瓜分。
由于碳化硅产业环节如芯片性能与材料、结构设计、制造工艺之间的关联性较强，不少企业仍选择采用IDM模式（IntegratedDeviceManufacture，集成器件制造模式，像英特尔，从设计，到制造、封装测试以及投向消费市场一条龙全包的企业，称为称为IDM公司；另一种是垂直分工模式，有的半导体公司只做设计这块，是没有fab（工厂）的，通常就叫做Fabless，例如ARM公司、NVIDIA和高通等；而还有的公司，只做代工，只有fab，不做设计，称为Foundry（代工厂），常见的台积电等），如罗姆和Cree均覆盖了碳化硅衬底、外延片、器件、模组全产业链环节，其中Cree占据衬底市场约40%份额、器件市场约23%份额。
事实上，目前整个碳化硅产业尚未进入成熟期，但国际厂商已实现多个环节规模量产技术瓶颈的突破，并已摩拳擦掌、即将掀起一场大战，而国内碳化硅产业仍处于起步阶段，与国际水平仍存在差距。
如今SiC器件在国内光伏逆变器、车载充电器、充电桩等领域虽已开始应用，但国内市场上大部分碳化硅功率器件依赖进口，主要为Cree、Infineon、罗姆等占有。
不过，近年来国内已初步建立起相对完整的碳化硅产业链体系，包括有IDM厂商中车时代电气、世纪金光、泰科天润、扬杰电子等，单晶衬底企业山东天岳、天科合达、同光晶体等，外延片企业天域半导体、瀚天天成等，部分厂商已取得阶段性进展。
单晶衬底方面，目前国内可实现4英寸衬底的商业化生产，山东天岳、天科合达、同光晶体均已完成6英寸衬底的研发，中电科装备研制出6英寸半绝缘衬底。
外延片方面，国内瀚天天成和天域半导体均可供应4-6英寸外延片，中电科13所、55所亦均有内部供应的外延片生产部门。
器件方面，国内600-3300VSiCSBD已开始批量应用，有企业研发出1200V/50ASiCMOSFET；泰科天润已建成国内第一条碳化硅器件生产线V的电压范围；中车时代电气的6英寸碳化硅生产线月首批芯片试制成功。
模块方面，国内已开发出1200V/50-400A全SiC功率模块、600-1200V/100-600A混合SiC功率模块；2018年9月18日，厦门芯光润泽国内首条碳化硅IPM产线正式投产。
总体而言，国内已初步形成了涵盖各环节的碳化硅产业链，在央地政府政策的支持以及市场需求的驱动下，国内企业正在努力跟跑赶超。
2018年国内第3代半导体领域新增3条6英寸SiC产线年国内SiC产线英寸）SiC产线（中试线），分别是株洲中车时代、三安集成和国家电网全球能源互联网研究院（中试线寸线，均已完成调试开始流片。除上述3条线外，国内泰科天润和中电科55所已有SiC产线，至此国内目前至少已有5条SiC产线氮化镓投资升温，碳化硅热度持平
2018年国内第3代半导体投资扩产热度不减，但重点投资方向略有变化。据CASA不完全统计，目前国内第3代半导体相关领域共有8起大的投资扩产项目，已披露的总投资额至少达到639亿元
从扩产的方向上看，有4起与氮化稼（GaN）材料相关，包括外延及芯片、电力电子及射频器件等，投资扩产项目总额为220亿元（与2017年的19亿元相比，增加了近11倍），投资企业包括华灿光电、英诺赛科、聚能晶源以及聚力成半导体；碳化硅（SiC）材料相关的衬底、外延及芯片、封装测试、电力电子器件等项目的投资扩产总共4起，已披露的总额约为60亿元（与2017年的65亿元基本持平），投资企业包括中科院微电子研究所、台湾强茂集团、北京天科合达半导体股份有限公司以及山东天岳先进材料科技有限公司。
在5G、新能源汽车、能源互联网、轨道交通、国防军备等下游应用领域快速发展带动下，第3代半导体产业将成为未来半导体产业发展的重要引擎。2018年是第3代半导体产业发展重要窗口期，创新发展时机日趋成熟，众多企业积极布局，产业链条已经形成。当前，我国第3代半导体产业发展初步形成了京津冀、长三角、珠三角、闽三角、中西部等5大重点发展区域。
北京天科合达半导体股份有限公司于2006年9月由新疆天富集团、中国科学院物理研究所共同设立，目前注册资本为10364.2866万元，是一家专业从事第三代半导体碳化硅（SiC）晶片研发、生产和销售的高新技术企业。公司为全球SiC晶片的主要生产商之一。公司坚持现代企业管理制度，具备完整、规范的管理体系，已通过ISO9001:2008质量管理体系认证。总部公司设在北京市大兴区生物医药基地，拥有一个研发中心和一个集晶体生长-晶体加工-晶片加工-清洗检测的全套碳化硅晶片生产基地；全资子公司—新疆天科合达蓝光半导体有限公司位于新疆石河子市，主要进行碳化硅晶体生长。
公司2014年-2017年处于亏损状态，2016年营收1300万，净利润-1679万元；2017年营收2400万，净利润-1297万元；2018年开始开始盈利，营业收入7800万元，净利润350.9万元
山东天岳先进材料科技有限公司成立于2010年10月，山东天岳晶体材料公司是其旗下控股公司。山东天岳是山东大学晶体研究所的产业化基地，主要从事宽禁带碳化硅半导体衬底的研发与生产，广泛应用于电力输送、航空航天、新能源汽车、半导体照明、5G通讯等技术领域。
截至目前，山东天岳累计投资15亿元建成了碳化硅单晶衬底材料产业化基地。2017年，山东天岳自主开发了全新的高纯半绝缘衬底材料，目前量产产品以4英寸为主，此外其4H导电型碳化硅衬底材料产品主要有2英寸、3英寸、4英寸及6英寸。山东天岳还独立自主开发了6英寸N型碳化硅衬底材料，现在产品正处于工艺固化阶段。
2018年，山东天岳董事长宗艳民在接受媒体采访时表示，山东天岳的碳化硅衬底订单已接到2019年下半年。11月中旬，山东天岳碳化硅材料项目在浏阳高新区开工，项目总投资30亿元，一期主要生产碳化硅导电衬底、二期主要生产功能器件。
三安光电股份有限公司成立于2000年11月,于2008年7月在上海证券交易所挂牌上市（股票代码：600703）
三安光电主要从事全色系超高亮度LED外延片、芯片、Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料、微波通讯集成电路与功率器件、光通讯元器件等的研发、生产与销售，产品性能指标居国际先进水平。公司凭借强大的企业实力，继2014年扩大LED外延芯片研发与制造产业化规模、同时投资集成电路产业，建设砷化镓高速半导体与氮化镓高功率半导体项目之后，2018年三安光电在福建泉州南安高新技术产业园区，斥资333亿元投资Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体材料、LED外延、芯片、微波集成电路、光通讯、射频滤波器、电力电子、SIC材料及器件、特种封装等产业。2022年项目建成后，三安光电将实现在半导体化合物高端领域的全产业链布局，公司的高新技术及生产规模迈入国际先进行列。
2018年12月19日，三安光电子公司三安集成在官方网站发布新闻《SananIC公布商业版本的6英寸碳化硅晶圆制造流程》，宣布已完成了商业版本的6英寸碳化硅（SiC）晶圆制造技术的全部工艺鉴定试验，并将其加入到代工服务组合中。
SananIC致力于提供先进的材料制造能力，以服务全球市场，公司目前生产的碳化硅晶圆，是用于电力电子中电路设计的最成熟的宽禁带（WBG）半导体。利用其III-V族化合物半导体制造供应链保证能力，即砷化镓（GaAs）、氮化镓（GaN）和磷化铟（InP），公司为6英寸碳化硅晶圆加工服务提供了专用能力。
英诺赛科（珠海）科技有限公司是2015年12月由海归团队发起，并集合了数十名国内外精英联合创办的第三代半导体电力电子器件研发与生产的高科技企业。公司一期项目坐落于珠海市国家级高新区，并已建成中国首条8英寸硅基氮化镓外延与芯片大规模量产生产线G射频器件，产品设计及性能均达到国际先进水平。英诺赛科公司致力于打造中国功率半导体国际一流品牌，为国家半导体产业腾飞做出贡献。
英诺赛科公司商业模式采用IDM(IntegratedDeviceManufacturer)全产业链模式。英诺赛科（珠海）科技有限公司以其雄厚的技术实力，致力于打造一个集研发、设计、外延生长、芯片制造、测试与失效分析为一体的第三代半导体生产平台。公司的IDM产业化模式及其首创的8英寸硅基氮化镓功率与射频器件大规模量产线使公司产品具有高性能、低成本、高可靠性等市场优势。
株洲中车时代电气股份有限公司半导体事业部是株洲中车时代电气股份有限公司（香港上市，HK3898）下属的核心业务单位，专业从事大功率半导体器件的研发与制造，是我国最早开发大功率半导体器件的单位之一。现已成为我国唯一一家全面掌握了晶闸管、IGCT、IGBT及功率组件全套技术，能为用户提供全面系统的半导体解决方案的厂家。产品技术水平、产业化规模、市场影响力均处于国内领先地位，且有很强的国际影响。
2018年1月，在中国科学院微电子研究所的技术支持和协助下，株洲中车时代电气股份有限公司国内首条6英寸碳化硅（SiC）芯片生产线顺利完成技术调试，厂务、动力、工艺、测试条件均已完备，可实现4寸及6寸SiCSBD、PiN、MOSFET等器件的研发与制造。
SiC单晶生长技术难点主要有以下三个方面：首先，SiC晶体生长温度高（高达2200℃），温度精确控制和温场稳定性控制极其困难；其次，SiC晶体结构有200多种，影响晶体结构稳定性的因素众多，包括生长界面温度、籽晶极性、载气压力、温度梯度、气相Si/C比例等，要想获得单一的晶体结构非常困难；
SiC的硬度很高，仅次于金刚石等少数几种材料，对晶体加工技术要求极其苛刻。公司经过多年努力，已经研发出SiC晶体滚外圆、磨平面、高精度定向等晶体加工关键技术，加工后的晶体正向角度偏差在±0.1°以内。
由于SiC的硬度很高，仅次于金刚石等少数几种材料，因而其多线切割技术难度要远大于切割硬度小的晶体。
碳化硅晶体材料属于第三代半导体材料，属于资金密集型投资行业，具有一定的投资壁垒
GaN与SiC材料都属于第三代半导体材料，两者在性能上各有千秋，处于竞争态势。目前，碳化硅单晶材料发展比GaN材料成熟，已正式实现产业化，GaN单晶材料处于研究开发阶段，未来GaN单晶材料行业的发展也会在一定程度上制约碳化硅单晶材料行业的发展。
但是SiC和GaN在应用优势上可以互补，SiC适用于1200V以上的高电压、大电流的领域，而GaN的市场偏向于高频、小电流领域。两者的应用领域覆盖了新能源汽车、光伏、节能家电、通信射频等大多数具有广阔发展前景的新兴应用市场。
与GaN相比，SiC热导率是GaN的三倍以上，在高温应用领域更有优势；同时SiC单晶的制备技术相对更成熟，所以SiC功率器件的种类远多于GaN。但是GaN并不完全处于劣势。2019年即将商用的5G，将为GaN带来重大机遇，尤其是在5G射频方面，对于GaN器件需求非常旺盛。
随着SiC基器件的广泛应用，该产业的快速发展将吸引更多的资本流入，导致该产业的市场竞争加剧。目前，美国Cree公司仍然垄断着SiC单晶晶片行业，其次是美国的II-VI公司和德国的SiCrystal公司，再次是日本NipponSteel（新日铁）、美国Dow-Corning和本公司。
此外，由于看好碳化硅单晶行业的长远发展，近年来国内已初步建立起相对完整的碳化硅产业链体系，包括有IDM厂商中车时代电气、世纪金光、泰科天润、扬杰电子等，单晶衬底企业山东天岳、天科合达、同光晶体等，外延片企业天域半导体、瀚天天成等，部分厂商已取得阶段性进展。